1.转速选择

主电动机转速选择包括额定转速和最高转速两方面，电动机最高转速决定了主轴的最高转速；最高转速相同时，电动机额定转速决定了恒功率调速范围，额定转速越低，恒功率调速范围就越大。

机床主轴的最高转速与传动系统的结构有关。当主电动机和主轴直连或通过同步带连接时，其传动比固定，因此，可直接根据机床主轴的要求，来确定电动机最高转速和额定转速。对于带机械辅助变速的主传动系统，需要考虑传动级变换时的功率变化，要尽可能保证功率曲线的连续。例如，对于两级机械变速、最高转速为6000r/min的主传动系统，当变速比为1∶1和1∶4时，选择最高转速6000r/min、额定转速1500r/min的主电动机，可获得图7.1-2a所示的输出特性，其功率可保持连续。但当机械变速比为1∶1和1∶6时，如果选用额定转速1500r/min的电动机，在1000～1500r/min区域的输出功率将产生图7.1-2b所示的下降；因此，需要选用最高转速6000r/min、额定转速1000r/min的电动机，或选用额定转速1500 r/min、最高转速9000r/min的电动机，以获得图7.1-2c所示的输出功率连续特性。

图7.1-2 额定转速的选择

2.功率选择

金属切削机床的主电动机功率决定了机床的切削能力。机床的切削能力常以单位时间（每分钟）能切削的典型金属材料体积Q来衡量。对于固定材料的工件和刀具，单位时间的切削体积Q所需要的功率P是一个大致不变的值，因此，如果主轴变速时，其输出功率能够保持不变，机床的切削能力（加工效率）就可维持不变，这就是机床主轴希望主电动机的恒功率调速范围尽可能大的原因所在。

由于通用型数控机床的加工对象不定，设计时无法根据实际加工情况来确定主轴功率，因此，机床生产厂家提供的切削能力参数，一般是按典型刀具、典型加工方式（如车、铣、钻）能够加工典型材料（如ST45、ST60）的体积进行标注。主电动机功率也是根据这一要求，计算得到的值。

金属切削机床的切削功率计算式如下：

式中P——切削功率（kW）；

Q——每分钟切削的体积（cm³/min），不同加工方式的切削体积计算方法见下述；(www.daowen.com)

η——机械传动装置效率，常用进行传动装置的效率见表7.1-2所示；

M_r——切削能力（cm³/min/kW），切削能力是单位功率能够切削的金属材料体积，

它与刀具材料、切削用量、工件材质、硬度等有关，常规加工时可参考表

7.1-3；对于特殊刀具与特殊材料的加工，需查阅刀具生产厂家提供的手册。

交流主轴电动机的过载能力一般较强，对于绝大多数常规加工，一把刀具的单次加工时间一般不会超过30min，因此，电动机功率也可按30min输出功率进行选择。

表7.1-2 常用的机械传动装置效率

表7.1-3 常规加工的单位功率切削能力参考用表

（续）